Antennen senden und empfangen Informationen durch die Abstrahlung elektromagnetischer Energie. Daher sind Energie und Leistung entscheidende Parameter dieser elektromagnetischen Wellen und müssen unbedingt erläutert werden. Eine elektromagnetische Welle besteht aus einem elektrischen und einem magnetischen Feld.
Die Welle lässt sich in jedem Augenblick durch diese beiden Vektoren beschreiben. Die Abbildung unten veranschaulicht die elektrischen und magnetischen Feldkomponenten einer elektromagnetischen Welle.
Bei einer elektromagnetischen Welle steht das elektrische Feld senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, und das Magnetfeld steht ebenfalls senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, während das elektrische und das magnetische Feld zueinander senkrecht stehen.
Poynting-Vektor
Der Poynting-Vektor beschreibt die Energie einer elektromagnetischen Welle pro Zeiteinheit und Flächeneinheit zu jedem beliebigen Zeitpunkt. Er wurde 1884 von John Henry Poynting hergeleitet und ist nach ihm benannt.
Definition: Der Poynting-Vektor gibt die Energieübertragungsrate pro Flächeneinheit an.
Alternativ: Die von einer Welle pro Zeiteinheit und pro Flächeneinheit transportierte Energie wird durch den Poynting-Vektor angegeben.
Der Poynting-Vektor wird mit bezeichnetS.
Einheit
Die SI-Einheit des Poynting-Vektors ist Watt pro Quadratmeter (W/m²).
Mathematischer Ausdruck
Der momentane Poynting-Vektor, der die mit einer elektromagnetischen Welle verbundene Leistung beschreibt, ist wie folgt definiert:
WoEist der elektrische Feldstärkevektor undHist der Vektor der magnetischen Feldstärke.
Herleitung des Poynting-Vektors
Um den Poynting-Vektor besser zu verstehen, wollen wir seinen Ausdruck Schritt für Schritt herleiten.
Betrachten wir eine elektromagnetische Welle, die senkrecht eine Fläche A durchquert, die orthogonal zur Ausbreitungsrichtung (der x-Achse) liegt. Innerhalb eines infinitesimalen Zeitintervalls dt legt die Welle eine Strecke dx zurück.
WoSist der Poynting-Vektor. Die obige Gleichung gibt die Energie pro Zeiteinheit und Flächeneinheit zu jedem Zeitpunkt an – dies ist die physikalische Bedeutung des Poynting-Vektors.
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Veröffentlichungsdatum: 15. Mai 2026
